JP2013511161A - 電気機器と共に用いる非接触連結器及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は連結器及びこの連結器の様々な使用方法に関する。一実施形態において、本発明は電源によって動作する機器と共に用いるための連結器を提供する。この連結器は、電源から電気的に隔離することなく機器の取り付け／取り外しを可能とする。連結器は、ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御を有する取り付け部材であって、構造体に固定するのに適した部材と、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材であって、機器を保持又は機器を接続するのに適し、電力を機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、ｃ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じて機器の電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御装置と機器の間で信号を伝達して機器の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離脱によって信号の誘導及び伝達が行われなくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、危険に満ちた状況又は無防備な状況にある工業用地に置かれている、特に、照明器具付属品等の電気機器と共に用いるための連結器に関する。これらは、採鉱現場、工場、道路、道路用トンネル等を含む気体、ヒューム、ほこり、及び流体を含有する環境である。

全世界の家庭用及び工業用／民生用の双方で、電気照明器具付属品及び他の動力源機器が一般的に用いられている。

器具類、電気モータ、制御弁、接続箱、及びプロセス器具等のように工業用状態において用いられる工業用照明器具付属品及び他の動力源の機器は、大型で重量があり、また、高所に取り付けされるか又は危険な環境に取り付けられるため、維持管理が不便に取り付けられている場合がある。かかる照明器具及び他の電気機器は、電柱の端部の差込口又は固有の取り付け金具に取り付けられていることがある。

米国特許第２００３０２０１７３１号 米国特許第２０００３０２１４２５５号 米国特許第２００３０２１４２５７号 米国特許第２００４０１６４６８６号 米国特許第２００６０２８４７１３号 米国特許第２００７００８５４８７号 米国特許第２０１０００７２８２６号 国際公開第２００１／０１６９９５号 国際公開第２００３／００９６５３号 欧州特許第０４７８３０６号 独国実用新案第２０２００４０１４４９７Ｕ１号 中国特許第２０１５３５４４１号 中国特許第２０１０８３３４５号 中国特許第２０１２６３６２０号 国際公開第２００４／０９７８６６号 米国特許第６１８８１７９号 特開２０００−２５２１４５号

様々な工業用地に存在する状況のために、照明器具及び他の電気機器の保守は困難であることが多い。例えば、制御弁、接続箱、及びプロセス器具は、保守、検査、又は修理のために取り外す必要がある。現場での作業は作業者にとって面倒であるか、又は安全性の事情のため許可されていないからである。同様に、照明付属品の場合、１回の動作で、照明付属品を取り付け台から取り外すか又は分解し、保守作業を実行して照明付属品を再び組み立て、必要ならば次いで取り付け台に固定し直す必要がある。かかる照明及び他の機器を利用するためには一般に特別な持ち上げ設備が必要であるので、これらの保守作業は保守作業員によって、高置作業プラットフォーム、シザー・リフト、足場、又は他の装置上で実行されるが、これは困難であり、かかる設備に適用される１時間ごとの賃借料のために高費用となり得る。例えば、高所の通路に設けられた照明及び採鉱現場における高所のような作業環境以外の場所で行われる作業でも、いろいろな状況において、同様の困難が生じる。更に、通交や照明付属品の付近で行われている他の作業の邪魔になるという難しさがある。例えば、高所で作業している間にそのエリアがバリケードで閉じ込められて交通及び作業員の規制が行われる。アクセス設備は１時間ごとに課金され、電球の交換等の最も簡単な作業も高費用となる。

上述の問題に加えて、危険なエリアでは更に大きな困難が生じる。ガス、蒸気、溶剤、化学物質、ほこり、及び他の可燃性材料が作業又は工場環境に存在すると危険エリアと分類される。これらのエリアで保守を行っている作業員に課せられる規制は非常に厳しい。いかなる場所でも作業員は、これらの可燃性材料を含有する雰囲気に生きた又は通電した端子を露呈させることができない。いかなる保守も開始前又はその間にガス検査とモニタリングを行わなければならない。基本的にどのような保守を行う際にも、作業員は検査され又は作業する設備の全ての電源から完全に隔離されるか、又は解体及び作業の前に電力供給装置から設備を取り外すことができる機構を持たなければならない。

危険エリアにおける全ての電気設備は、（法律によって）定期的に詳細にわたる検査を受けねばならない。これらは検査対象設備の全構成部品に必要とされる詳細な検査であり、全ての電源を設備から除去して実施しなければならない。

これらの検査を実行するために要する時間は、相当に長く、コストは非常に高い。これらのチェック及び保守を行うために電気技師を特別に訓練しなければならないからである。

危険エリアにおいて用いられる種類の照明付属品は大きくかさばるものである。これに加えて、付属品の高い保守の部分のコストが加わる。

更に、炭素の排出を抑制するため、電気を動力とする機器の制御が望ましい。これは、電力消費の減少及び／又は特定の時点で変動する電力供給能力を考えてのことある。発電がさらに分散化し、再生可能資源からも得られるにつれて、かかる機器を制御する必要が、産業、都市、及び民間のあらゆるレベルにおいていっそう顕著となる。

本発明者らは、これらの問題の少なくともいくつかに対応することを試みるために、誘導による電力供給装置に関心を持った。

照明の分野及び他の分野において、電力機器について多数の提案が行われている。それらには、発明者Ｂａａｒｍａｎ等による関連発明ファミリ（米国特許第２００３０２０１７３１号、米国特許第２０００３０２１４２５５号、米国特許第２００３０２１４２５７号、米国特許第２００４０１６４６８６号、米国特許第２００６０２８４７１３号、米国特許第２００７００８５４８７号、及び米国特許第２０１０００７２８２６号）が含まれる。Ｂａａｒｍａｎの発明は、主に水のＵＶ消毒の分野におけるデバイスに対する誘導結合電力に関する。例えば米国特許第２００７００８５４８７号は、主に安定器回路に関するが、誘導結合器に言及し、ＵＶランプを起動するための短絡デバイスの光学制御に言及する。

発明者Ｈａｙｎｅｓによる国際公開第２００１／０１６９９５号が開示する分割変圧器においては、二次側が飲料コースター又はポーカー・チップ等の照明可能アイテムに取り付けられ、一次側がテーブル上にある。電源は連続的であり、コースター又はポーカー・チップがテーブルに置かれると点灯する。

発明者Ｂｕｃｋｓ及びＮｉｊｈｏｆによる国際公開第２００３／００９６５３号は、特定のスイッチング状態でのＥＭＩ干渉の低減を目指したＬＥＤを駆動する電源構成に関する。

Ｋａｋｉｔａｎｉの欧州特許第０４７８３０６号は、制御回路に安定したＤＣ電力を供給して、一次及び二次誘導巻線により放電ランプを動作させるための装置を開示する。

発明者Ｙｅｎによる独国実用新案第２０２００４０１４４９７Ｕ１号は、一次及び二次巻線により水充填容器中で使用するための、誘電によって電力供給するＬＥＤランプを開示する。

様々な機器を用いて別の提案が行われている。例えば、中国特許第２０１５３５４４１号は、バッテリで動く「本質的に安全な作業用ランプ」に関する。中国特許第２０１０８３３４５号は、誘導再充電可能バッテリで動くトーチを開示し、中国特許第２０１２６３６２０号は、コードレス・ケトルでの誘導を電源とするランプに関する。

例えば、発明者Ｌｉｍｐｋｉｎ及びＲｏｚｅｎｂｅｒｇによる照明に関する特定の提案が行われているが、機器を動作させるためにこれらが実用的であるかについては疑わしい。例えば、国際公開第２００４／０９７８６６号は、分割変圧器の半分コア上のＡＣ巻線をランプ等の負荷に接続された二次巻線に結合する２部分誘導連結器を開示するようである。

発明者Ｂｏｙｓによる米国特許第６１８８１７９号等の更に別の開示は、アーク放電が望ましくない環境において蛍光灯と共に用いるための変圧器に関する。このシステムでは、例えば一次コイルを船のキャビンの周囲に走らせることができ、照明が必要な場合に、二次巻線として機能するＣ形コイルに取り付けた蛍光灯を一次コイル上に引っ掛ける。一次コイルは６０Ａのオーダーの電流を流すので特別な装具を必要とする。ほぼ間違いなくこれは危険なく照明器具の接続／切断を可能とするが、家庭、会社、又は工業用地での毎日の使用に容易に適合するシステムを提供するわけではない。

分野は完全に異なるが、発明者Ｋｕｋｉ Ｈｅｉｊｉによる特開２０００−２５２１４５号は、一次側と二次側との間に光通信が行われる２部分に分かれた誘導コネクタを開示する。このコネクタは、ドア又は小型トラックに取り外せないように組み込まれるように設計され、小型トラックのドアの開閉時にフロントガラスのワイパー及び指示灯に動力供給することができる。

従来の提案又は製品に対する先の参考文献及び記述は、当技術分野における共通の一般的な知識の提示又は認可を意図しておらず、そのように解釈されるものではない。

本発明は、工業用照明器具付属品を含む電気機器の動作、制御、及び保守に関する上述の難しさを少なくとも部分的に克服することを目指している。

一態様として、本発明は、電源によって動作する機器と共に用いるための連結器を提供する。この連結器は、電源から電気的隔離をすることなく機器の取り付け／取り外しを可能であり、ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器要素及び適切な制御装置を有する取り付け部材であって構造体に固定するのに適した部材と、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材であって、機器を保持又は機器に接続するのに適し、電力を機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器要素を有する、保持部材と、を含み、ｃ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器要素に電流の誘導を生じさせ機器への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御装置と機器の間で信号を伝達し機器の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離脱によって信号の誘導及び伝達が行われなくなる。

電力は動作のために電源から送出され、照明器具付属品、計装具、電気モータ、プロセス制御／計装装置、流量制御弁、モデム、電気メータ、スマート・メータ、及びサブメータ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ／ＧａｕｇｅＴｅｃｈからのＳｈａｒｋ １００−Ｓ（商標）等）、状態標識すなわち近接スイッチ、圧力スイッチ、流量インジケータ、弁、ｐＨメータ等を含む。

「電源」という用語は、主電源、発電機電源、又は電気の光起電電源等の電力供給又は電源を指し、超低電圧（ＥＬＶ）電源を含む。また、この用語は、高周波制御信号等の複合電力及び／又は信号オーバーレイを含む。

「電気的隔離なしの取り付け及び取り外し」という用語は、機器を結線する回路を隔離又はスイッチをオフにする必要がないという事実を指す。「機器」という用語は、消費するいずれかの電気設備を指し、付属品を取り付けし、付属品を取り換え、又は付属品に別の処置をしたり保守を行う場合に作業員を保護する。本発明は、機器の容易かつ便利な取り付け／取り外しを可能とする。

「取り付け部材」という用語は、照明器具付属品などの機器を支持するための適切な形態及び強度の構成要素を指す。

変圧器エレメントは変圧器の部品である。変圧器は、１つの電気回路から別の電気回路へ電気エネルギを伝達するための機器である。従来の変圧器では、エレメントは物理的に接触していることが好ましいが、本発明では、変圧器エレメント自体の間に直接的な電気的接触なしでエネルギ伝達が行われる。このため、取り付け台及び保持部材は相互に係合する際に物理的に接触するが、変圧器エレメントは相互に物理的に接触しないものの、電流の誘導を可能とするのに充分な程度に物理的に近接している。回路巻線はラッカー又は他の絶縁材料によって絶縁されている。

「第１の封入された変圧器エレメント」という用語は、電源に接続可能な変圧器の一次巻線を指し、導電材料のコイルを含む。これは銅ワイヤの形態とすることができる。あるいは、多層印刷回路基板（ＰＣＢ）コイル等の印刷材料を用いることができる。

「封入」という用語は、変圧器エレメントが適切な非導電性樹脂、ポリマー、又はプラスチック等の適切な媒体内に封入又は封止されていることを指す。

同様に、「第２の・・・変圧器エレメント」という用語は、変圧器の二次側巻線を指し、導電材料のコイルを含む。第２の封入された変圧器エレメントは機器に接続することができ、機器に電力を供給することができる。

「適切な制御装置」又は「他の適切な制御装置」という用語は、照明付属品又は他の機器を制御又は調節することができる回路又は他の手段を指す。例えば、制御回路は、証明器具又は他の機器の電力の供給及び／又は制御動作を調節するように動作することができる。制御回路は、第１及び第２の部材又はその構成要素との間で、信号、通信、もしくはデータの送信及び／又は受信を行うことができる。適切な制御回路は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及び関連回路を含むことができる。好ましくは、ＣＰＵ及び関連回路によって機器は１１０から２４０Ｖの範囲等の電源範囲で動作することができる。

「電源に接続可能」という用語は、連結器が使用のため設置された場合に第１の封入変圧器エレメントが電源に結線される適切な付属品を有することを指す。

取り付け部材に関連した「固定するために適切」という用語は、街灯に設けられた差込口等の構造体に、又は、壁もしくは建物に直接に、取り付け、固定、又は固着するのに適切であることを意味する。

「構造体」という用語は、照明器具付属品等の機器を取り付けることができるいずれかの構造体又は支持物を指し、採鉱現場における照明の場合の差込口、街路灯等であり、さらに機器が一部分を形成する設備のもっと大きな部分等の他の構造体を含み、また、建物もしくは壁等の平面構造体又は専用の取り付け金具も含む。

「前記取り付け部材と係合可能な保持部材」という用語は、これらの部材が共に接合又は他の方法で相互に係合するのに適していることを意味する。好ましくは、保持部材は取り付け部材に固着可能又は固定可能である。

「機器を保持すること又は機器に接続することに適した」という用語は、部材が、照明器具付属品等の機器を保持又は支持するように構成されているか、又は前記照明器具付属品もしくは他の機器及び電源間でケーブル等を介して接続を生成可能であるように構成されていることを意味する。

同様に、第２の封入変圧器エレメントに関連して「機器に電力を伝達可能」という用語は、２つのエレメント間で電流の誘導が生じた場合に照明器具又は他の機器に電流を流すことができる適切な付属品をエレメントが有することを意味する。

「第１及び第２の部材の係合が第２の封入変圧器エレメントに電流の誘導を生じることができ、機器の電力供給を可能とする」という言葉は、係合した場合に、第１及び第２の部材が、第１の変圧器エレメントから第２の変圧器エレメントに、それらのエレメント間の直接的な電気的接触なしで電流を通すことができるように構成されることを意味する。

「制御装置及び機器間に信号を伝達することができる」という言葉は、２つの部材の係合により、制御回路と機器との間で信号の伝達、移送、又は伝送あるいはそれら全てが可能であるということを意味する。信号は、コントローラから照明器具付属品又は他の機器へと送出される制御信号、命令、又は指示を含む。これは、電源から機器へと連結器を介して伝達する信号による等の直接的な手段によるものとすることができ、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）又はデータ制御システム（ＤＣＳ）等の制御デバイスによって保持部材に接続された機器へと送出される適切な電圧又は高周波オーバーレイの形態である。また、信号は、光伝送又はＷｉＦｉを含む無線周波数（ＲＦ）等の他の非接触手段によって供給することも可能である。

「の間に」という言葉は、信号の一方向又は双方向の伝達を指す。好ましくは、本発明の連結器は、機器から制御装置へと、この制御装置が動作可能であること又は制御信号が受信されたことを示す応答信号を返信することができる。このため、本発明の好適な形態において、連結器は、機器と制御センターとの間で動作通信及びフィードバックのための電線管として動作することができる。好ましくは、制御信号は光信号であり、更に好ましくは赤外線（ＲＦ）信号である。

「機器の制御及び／又は監視を行うこと」という言葉は、機器又は電流等の機器の動作に関連するファクタを制御又は変調することを意味する。監視は、機器及びその機能の有無を検知することを含む。

部材に関連した「離間」という言葉は、変圧器エレメント間で流れる電流を停止させるために充分な、及び／又は変圧器エレメント間で伝わる信号を停止させるために充分な離間を指す。好ましくは、部材の離間によって、第２の部材からのフィードバック・ループ信号が失われ、第２の部材の係合／離間の検知によって機器の不在または存在を検知することを可能とする。用いる信号の種類によるが、部材が徐々に引き離されるので、信号伝送の前に変換が終わる場合がある。

本発明の連結器の利点は、非接触であり、従って切断又は再接続の際にアーク放電の可能性がないことである。更に本発明は、電源から機器を容易に接続／切断できる。このため連結器は、全電力負荷のもとで安全な切断ができる。

封入変圧器エレメントは適切な構成によって提供することができる。好ましくは、封入変圧器エレメントは、一次巻線を有する第１のコア及び二次巻線を有する第２のコアによって提供され、連結器が係合された場合にコアは対向配置される。巻線はトロイダル構成とすることができる。あるいは、封入変圧器エレメントは、コアにより生成され一次巻線を有する雄型部材及び二次側巻線を有する雌型部材によって提供することができ、部材に存在する雌型部材は雄型部材上にある。あるいは、構成を逆にして、雌型部材に一次巻線を有し、雄型部材に二次側巻線を有することも可能である。

好ましくは、本発明の連結器の信号は、第１の封入変圧器エレメントの制御装置と第２の封入変圧器エレメントの他の制御装置との間の通信経路によって伝達される。好ましくは、通信経路は対向する環状コア間に設けられ、部材は係合された場合に経路に整合するように構成される。好ましくは、経路は、コアの面に垂直な軸を含み、コアの中心を通る。更に好ましくは、２つのエレメント間にフィードバック・ループがあり、可変誘導効率のための補償を可能とし、これは、第１及び第２の部材の製造及び／又は使用中の係合／離間の場合に機械的許容差を変えることによって生じさせることができる。

好ましくは、通信経路は光（非可視光を含む）手段によって提供される。光手段は、好ましくは赤外範囲の光の使用を伴う。好ましくは、光は光ファイバ又は光管を通る。これによって低コストで信頼性の高い信号伝達手段を提供する。

好ましくは、本発明の連結器は、いずれかの電気機器、特に照明器具又は電灯部品と共に用いるのに適している。「照明器具付属品」という言葉は、白熱、蛍光、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は他の種類の照明器具等、及び照明器具ホルダを含めた機器を指し、発光体も含む。また、この言葉は、安定器、反射器、拡散器等の制御設備、及び付属品を形成する他の部品を含むことができる。更に好ましくは、連結器は、工業用及び／又は民生用の照明器具付属品と共に用いるのに適している。

「工業用及び／又は民生用」という言葉は、事実上、家庭用でないランプ付属品を指し、一般に、家庭用又は自宅用に対して、作業場、民生用、及び公共用の環境において用いられる特別なかさばる及び／又は重い照明器具付属品である。これは、採鉱現場、道路、トンネル、多階層駐車場を含む駐車場、工場等の建物、スポーツ施設、及び工業用又は民生用規模の照明が必要である現場を包含する。更に好ましくは、連結器は、ＬＥＤを含む照明器具付属品と共に用いられ、第２の封入変圧器エレメントの電流は、特定のＬＥＤに適した最小及び最大パラメータ間で設定される。

本発明の更に別の利点は、連結器がアーク放電せず、鉱業、石油工業、小麦粉や他の乾燥成分が爆発性の粉塵雲を作り出すかもしれない食品工場や製菓業等の爆発性の粉塵やガス等の危険な状況が存在する環境及び水泳プール等の完全に水に浸かった湿潤環境においても安全に使用可能であることである。また、連結器は、荒れた天気や他の条件によって照明の保守が難しい場所においても照明と共に用いることができる。本発明に特定な利点は、可燃環境又は他の危険な環境で作業する場合に、回路の隔離等の電気的保守において高コストで複雑な手順との適合の必要性が回避できることである。

別の態様において、本発明は、電源によって動作する機器と共に用いる連結器の製造方法を提供する。この連結器は、電源から電気的に隔離することなく機器の取り付け／取り外しを可能とし、この方法は、連結器をａ）、ｂ）で製造することを含む。
ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を含む取り付け部材を組み込むことであり、この取り付け部材は構造体に固定するのに適していること、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材であって、保持部材は機器を保持又は機器を接続するのに適し、電力を機器に伝導することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有するものである保持部材を組み込むこと、ここで、ｃ）第１及び第２の部材の係合は、ｉ）機器の電力供給を可能とする第２の封入変圧器エレメント内に電流の誘導を生じさせて、ｉｉ）制御装置及び機器との間で器具の制御及び／又は監視を行うことができる信号を生じさせ、そこでは、第１及び第２の部材の離間によって信号の誘導及び伝達が行われなくなる。

別の態様において、本発明は、連結器を介して機器を電源に誘導結合することによって機器を動作させ制御する方法を提供する。この連結器は、電源から電気的に隔離することなく機器の取り付け／取り外しを可能とする。この方法は、
ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御回路を有する取り付け部材と、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材からなる、連結器を提供することを含む。ここで、保持部材は、機器を保持又は機器に接続され、電力を機器に導通することができる適切な制御回路及び第２の封入変圧器エレメントを有している。すなわち、ｃ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせ機器の電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御回路と機器の間で信号を伝達して機器の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離間によって信号の誘導及び伝達が行われなくなる。

別の態様において、本発明は、電源によって動作する器具を取り付ける改良された方法を提供する。この方法は、電源から電気的に隔離することなく機器の取り付け／取り外しを可能とする。この方法は、ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する取り付け部材であって、構造体に固定するのに適し、取り付け部材と係合可能である、部材と、ｂ）機器を保持又は機器を接続するのに適した保持部材であって、電力を機器に導通することができる第２の封入変圧器エレメント及び他の適切な制御装置を有する、保持部材と、を提供することを含む。ここでは、ｃ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器エレメント内に電流の誘導を生じさせて機器の電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御装置と機器の間で信号を伝達させ機器の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離間によって信号の誘導及び伝達が行われなくなり、更に、取り付け部材を構造体へ固定し、これを電源に接続し、保持部材及び関連する機器を取り付け部材に係合させることを含む。

別の態様において、本発明は、電源によって動作する照明器具付属品又は他の機器の保守の改良された方法を提供する。この方法は、電源から電気的に隔離することなく付属品又は他の機器の取り付け／取り外しを可能とする。この方法は、連結器に関連した照明器具付属品又は他の機器を提供することを含み、各連結器が、ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する取り付け部材であって、構造体に固定するのに適した部材と、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材であって、機器を保持又は機器を接続するのに適し、電力を機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、ｃ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて機器の電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御装置と機器の間で信号を伝達して機器の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離間によって信号の誘導及び伝達が行われなくなり、この改良は、照明器具付属品又は他の機器の交換が、電力負荷満杯の下で保持部材を離間させて、そして、これを第２の保持部材に直接又はケーブルを介して取り付けられた新しい照明器具付属品又は他の機器に交換することによって実行可能であることを含む。

好ましくは、取り付け部材及と保持部材が係合された場合には、保護筐体を形成し、ほこり、汚れ、湿気等から封入エレメントの外側を保護するのに役立つ。更に好ましくは、筐体は耐候性である。これは、筐体がエレメントに対する保護となり、湿気、又はほこり、汚れ等の侵入に抵抗性であるということを意味する。更に好ましくは、筐体は全天候性であり、ホースで高圧噴水をかけて、そのままの状態で照明器具付属品の洗浄を容易にすることができる。

更に好ましくは、エレメントは、筐体の長手方向の軸を中心に３６０°の回転ができ係合可能である。更に好ましくは、一方の部材の一部を他方の部材の別の部分上で摺動させることによって係合するように、部材は適切な寸法とする。好ましくは、部材の一方の少なくとも一部は実質的に円筒形のスリーブを含み、任意に、円筒の壁を傾斜又はテーパー状にすることができる。更に好ましくは、ホルダ部材の一部が取り付け部材の一部の上で摺動し、これによって、摺動係合した場合に、連結器が照明付属品の重量を支持することができ、部材の係合及び離間を片手で行うことができる。更に好ましくは、部材の一方を適切にねじ切りし、これらの部材をロック・リング等の相補的にねじ切りした環状エレメントによって固定する。

更に好ましくは、保持部材及び照明付属品が、取り付け部材と連結するのに適した一体型ユニットを形成する。更に好ましくは、照明器具はＬＥＤ等のエネルギ効率の高い照明器具である。このため、いかなる天候条件においても保守を実行することができる。一体型付属品及び連結器は完全に封止されているので、詳細な検査の必要がなくなる。照明器具はＬＥＤを含み、少なくとも５年間は保守をしなくて済む。封止連結器は、許可、ガス試験、又はいかなる専門家用の設備の必要もなく、３０秒以内で照明付属品の交換を可能とする。露出した端子が全くなく、配線を切断する必要もないので、照明付属品は誰でも交換することができる。いったん連結器を接続箱又は同様の電力供給を行う機器に最初に接続したら、通常の一般的な場所もしくはエリア誘導又は危険エリアにおける作業に伴う訓練以外には、特殊技能もライセンスも必要ない。上述のこと全てにより、いったん連結器を設置したらほとんどの場合で保守のコスト及び時間が９８％程度大幅に軽減される。

関連する国の安全規制に応じて、工業用又は民生用の場所における照明付属品の保守は、いったん作業が実行されると、危険分析の実行、作業のための許可の発行、及びコンプライアンス証明書の完成が必要となる場合がある。更に、ほとんどの安全基準では、照明付属品がそれ自体が電気的に隔離されていることが要求されていることに困難さがある。多くの工場用地では正確な記録を保管していないし、回路の識別は困難である。更に、高所に取り付けられた照明付属品では、足場、移動クレーン、又は台はしごによってそれらに接触する必要がある。いくつかの職業上の健康及び安全基準では、作業員が段ばしご又は同様の機器で作業する場合、安全なベースと３点接触を維持することを要求し、照明付属品の取り外し等の作業を行うために片手しか利用可能でない。これら全ての理由のため、工業用及び採鉱現場において、いかなる時点でも例えば照明付属品の２０％が使用されていないことが一般的である。

別の態様において、本発明は、少なくとも１つの照明器具でルミネッセンスの近接活性化制御を提供する方法を考えている。これは、電源によって動作し、ある位置で構造体上に取り付けられた照明器具付属品を提供することを含み、そこでは、照明器具が連結器に付随しており、電源から電気的に隔離されることなく照明器具の取り付け／取り外しを可能である。連結器は、ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメントと適切な制御装置を有する構造体上に取り付けた取り付け部材及び制御装置に付随した無線デジタル無線トランシーバと、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材であって、照明器具を保持又は照明器具に接続し、電力を照明器具に導くことができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、そこでは、ｃ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて照明器具へ電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御装置と照明器具の間で信号を伝達して照明器具の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離間によって信号の誘導及び伝達が行われなくなり、ｄ）照明器具のルミネッセンスが無線トランシーバを介して遠隔コントローラによって制御され、遠隔コントローラが連結器から所定の距離内で及び／又は手動で動作している。

例えばある人が応答機を持って送り出されなかった場合に近接制御装置を無効にすることが望ましい場合を含めて、特定の状況においては、手動動作を用いる。

位置は工業用の現場、採鉱現場、学校のグラウンド等で、そこでは、連結器に付随した照明器具が街路灯に取り付けられている。好ましくは、遠隔コントローラは、現場を動き回る人又は車両が運ぶキー・フォッブに入れる。ルミネッセンスは、照明が必要な場所に応じて照明器具をオンにするか、明るくするか、又は暗くすることで制御することができる。

本発明は、封入エレメントを有する変圧器として機能する連結器を使用することにより、照明の設置、制御、及び保守に伴う多くの問題に対処することができるという認識に部分的に基づいている。

また、本発明者らによって、本発明の連結器が適切な通信手段に適合する場合、通信ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）ネットワーク等のネットワークを提供可能であることが認められている。

このため、別の態様において、本発明は、機器を遠隔制御するための分散監視制御装置及びデータ捕獲ネットワークを提供する方法を提供する。これは、電源によって動作してある位置で電柱又は他の構造体上に取り付けられた照明器具付属品又は他の機器を提供することを含み、そこでは、この機器が、電源から電気的に隔離することなく機器の取り付け／取り外しを可能とする連結器に付随しており、各連結器は、ａ）電源に接続された第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する電柱又は他の構造体上に取り付けた取り付け部材と、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材であって、機器を保持又は機器に接続し、電力を器具に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、ｃ）部材の一方が、範囲内の他の電柱又は構造体に取り付けた連結器からの信号を受信し連結器へ信号を送信することができると共に制御局からの信号を受信し制御局へ信号を送信する無線デジタル無線トランシーバを含み、ｄ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器エレメント内に電流の誘導を生じさせて機器への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御装置と機器の間で信号を伝達して機器の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離間によって誘導が行われなくなり、ｅ）連結器が制御局からの信号を受信し制御局へ信号を送信することができ、ｂ）における機器又はネットワークに付随した別の機器の遠隔制御を可能とする。

「位置」は、工業現場、自治体会議等の場所、都市、道路、又は道路網もしくは幹線道路網とすることができる。

好ましくは、取り付け部材にデジタル無線トランシーバが組み込まれている。

好ましくは、制御局は、電力管轄官庁、自治体会議、又は他の組織によって動作される。

本発明を、これより、以下の例示的な図面に限定せずに参照しながら説明する。

図１は照明器具付属品と共に用いられる本発明の連結器の上面図である。保持部材及び照明器具付属品は一体型ユニットの形態である。 図２は変圧器の雄／雌配置を示す図１のＡ−Ａ断面の断面図である。 図３は本発明の別の実施形態の概略図である。 図４ａは本発明の連結器の概略図である。 図４ｂは連結器の２つの部品を係合した場合の一部断面図である。 図５は連結器の一次側の概略図である。 図６は連結器の一次側の主整流器及び補助電源の回路図である。 図７は連結器の一次側のフライバック・コンバータの回路図である。 図８は連結器の一次側の中央演算処理装置（ＣＰＵ）の回路図である。 図９は連結器の二次側の回路図である。 図１０は本発明の連結器が位置間のデータ捕獲及び制御のためのシステムでどのように使用可能であるかの概略説明したものである。

以下の限定付でない図面を参照して、本発明を説明する。これは、２００９年７月２０日に出願された仮特許出願第２００９ ９０３３７６５号を優先権主張して２００９年８月３１日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ０９に開示された一体型照明付属品と同様の工業用照明付属品を有するコネクタの使用に関する。これらは引用により本願にも含まれるものとする。しかしながら、本発明の連結器は、電力駆動計装及び電気モータ、制御装置、弁、接続箱、及びパイプ・ラック等の中にある流量計ようなプロセス計装等の非バッテリ電源によって動作される他の機器と共に使用可能であることは理解されよう。

図１は、取り付け部材１２ならびに、共に保護筐体８５を形成する照明器具及び照明器具保持具１４を含む一体型ユニットの外形をした保持部材の外形を持つ本発明の連結器１０を示す。

図２は取り付け部材１２を示し、これは円筒形スリーブ２２を有し、電源からの電気配線（図示せず）を含有する受け用の差込口２０のための開放端部２４を有する。差込口２０は、照明器具付属品のための電柱等への従来の取り付け用の部品である。取り付け部材１２の対向端部２８には、第１の封入変圧器エレメント１３０があり、これは適切な非導電性樹脂又は他の適切な材料内に封入された第１の巻線体及びコア（図示せず）の外形をしてる。封入変圧器エレメント１３０は雄型部材又は突起１３５として構成されている。

照明保持具１４は、複数のＬＥＤ８４を有する照明器具付属品４６を含み、一端に円筒形エレメント４４を含む。第２の封入変圧器エレメントは、雌型部材又はくぼみ１５５を覆っている第２の巻線体１５０を備えている。くぼみ１５５は、一部分は円筒形エレメント４４内に、一部分は照明器具付属品の本体内に配置されている。

保持部材１４及び取り付け部材１２が係合されると、突起１３５がくぼみ１５５に噛み合い、第２の封入変圧器エレメント１５０内に電流を誘導し、これによって照明器具の電力供給が可能となる。この２つの部材は、ロック・ナット５４をねじ止めすることによって固定される。保持部材１４及び取り付け部材１２が離間し物理的に分離すると、エレメント間に電流は流れない。これによって取り付け部材１２から保持部材１４を安全に切断することができる。

連結器は、変圧器が提供するような誘導のプロセスを用いることによって非接触接続を提供する。これは、樹脂又は他の適切な材料を含有する本体に変圧器の半分を封入し、変圧器の他の半分を同様の樹脂又は他の適切な材料を含有する本体に封入することによって達成される。電力は最初の半分に恒久的に供給される。２つの半分の部分が一緒に配置され固定されると、組み立てられたユニットとしての連結器は変圧器として作用し、変圧器巻線の二次側から電流を流すことができ、これによって照明に電源投入しオンとする。連結器の２つの半分の部分が分離されると、各半分は変圧器として作用しなくなり、これによって照明はオフし、必要な場合はこれを取り外し取り換えが可能になる。照明付属品自体が低電圧ＬＥＤアレイを収容し、付属品は危険エリアに極めて適したものとなる。低電圧を達成するには、連結器から成る変圧器を、電圧を「降圧する」ように設計して線を巻く。すなわち、連結器から取り外せないように取り付けた側の一次線に２４０ボルトを供給し、そして、巻線は、連結器の第２の半分に連結されると、低電圧ＬＥＤを用いて照明を作り出すような変圧器の設計によって、電圧が例えば２４ボルトのような低電圧に降圧されるようになっている。照明の変圧器エレメントにエポキシ樹脂又は他の適切な材料を充填して、全ての接触点を封入し、これによって付属品の寿命のいずれの段階でも詳細な検査の必要をなくすようになっている。

同様に、図３から図９に示す本発明の第２の実施形態は、直流電気接続なしで主電源からＬＥＤ照明付属品を駆動するための連結器２００に関する。第１の実施形態におけると同様、連結器２００は、取り付け部材２１２（一次側）及び保持部材２１４（二次側）を含む。一次側２１２は電源に恒久的に接続されるように設計されている。二次側を駆動するためのエネルギは、第１の実施形態における雄／雌配置とは異なり、対向構成に配置した分割変圧器によって磁気的に連結される。二次側はＬＥＤ及び内部で磁気連結された電源を含み、この電源は一次側に機械的に接続されているが直流電気的には隔離されている。これは、一次側に対する電力を切断する必要なく、動作中に二次側を取り外すことができることを意味する。

対向配置は、構成部品の精密なエンジニアリングの必要がなく、変圧器用のフェライト・コア等の容易に入手可能な部品の使用が可能であるという点で、有利であることがわかった。

第２の実施形態では、光通信経路によって、一方向又は半二重双方向のいずれかで、一次側と二次側との間でデジタル・データ交換を可能とする。この通信経路により、電力フィードバック、識別、調光、点滅、色変化、温度、及び他の情報又は信号を、一次側と二次側との間で交換することができる。

以下の記載において説明するように、電子機器は、幅広い主電圧を処理することができ、二次側の有無を検出することができ、様々な二次側負荷及び磁気連結の効率を補償することができるように設計されている。（ＣＰＵ及び通信経路による）フィーチャの組み合わせによって、連結器は、コアの不完全性、２つの半分の部分及び電源変動の不整合を補償することができる（１１０Ｖ及び２４０Ｖ供給で共に用いることができる等）。

一次側と二次側との間の磁気及び光連結器の基本的な原理は、図４ａ及び図４ｂに見ることができる。変圧器は、２つの標準的なフェライト・ポット・コアの半分の部分２３４及び２６４を含む。コイル２３７及び２６７は、半分の高さの特注加工されたプラスチック・ボビン上に巻かれた銅線を含む。あるいは、多層ＰＣＢコイルを用いることも可能である。

ＩＲ（赤外線）を透過することができる半透明プラスチック・エンド・キャップ２４０及び２８０は、変圧器半分を覆うことで電気的に安全な間隙ならびに一次側及び二次側の端部の封止をもたらす。光フィードバックは、二次側のＬＥＤ２８５から、光管３００、プラスチック・キャップ２４０及び２８０を介して、一次側のＩＲ受信機モジュール２４５までである。ＰＣＢ２３２及び２６２は、電気的構成部品及び変圧器の半分の取り付けを可能とする。あるいは、ＰＣＢ２３２及び２６２は、エンド・キャップ自体の一部としてエンド・キャップ２４０及び２８０上に孤立した状態で取り付けることができる。エンド・キャップ２４０及び２８０の外側の輪郭は、形状が相補的である。キャップ２８０の外側は環状で隅肉の突起を有し、これはキャップ２４０の相補的なくぼみ内に嵌合する。これらの特徴は組み立て品の中心に来るように設計されている。全ての内部空隙には、当業者に既知の適切な埋め込み用化合物が充填されて、内部電子機器の組み立て品を密閉する。

一次側は３つの主なブロックから成る。すなわち図５に示す電源、ＣＰＵ、及びフライバック・コンバータである。これらの３つのブロックによって、エネルギを主接続から取得し、一次変圧器とも称される第１の封入変圧器エレメント２３０（図４を参照）に移送することができる。変圧器の他の半分は、二次変圧器とも称される第２の封入変圧器エレメント２５０（図４を参照）によって提供される。

一次変圧器２３０への電源は、図６に示すように２つの主なブロックから成る。すなわち、フライバック・コンバータに未調整の主高電圧レールを提供する主整流器と、スイッチモード・コントローラ及びＣＰＵに調整済み低電圧レールを提供する補助電源と、である。

図６を参照すると、主整流器の接続は、「ライブ入力」及び「ニュートラル入力」ポートを介している。ヒューズＦ１の機能は回路の過負荷保護機能である（すなわち破局的な構成部品の不具合がある場合に火災を防ぎそれ以降の電流を制限すること）。ＭＯＶ１は、主誘導過電流スパイクを安全なレベルに固定する。Ｃ１７、Ｔ２、及びＣ１８は、電磁環境適合性（ＥＭＣ）フィルタを形成して、主電源によるノイズがユニットに入るのを低減し、内部発生ノイズが主電源配線に伝わるのを防ぐ。Ｄ６からＤ９のダイオードは主電源ＡＣ電圧の全波整流を実行し、キャパシタＣ１４及びＣ１５を主電源（Ｖｐｒｉｍ）のピーク振幅まで充電する。Ｃ１４及びＣ１５は２つの並列キャパシタに分割されて、電気直列抵抗を最小限に抑えると共に、物理的なボリュームを分散させることができる。Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１６、及びＣ１９は、ダイオードの非線形性により発生したスパイクを弱め、主電源干渉のフィルタリングを支援する。

図６にも示す補助電源は、Ｖｐｒｉｍを用い、専用の低電力スイッチモード・バック・レギュレータ集積回路ＩＣ（Ｕ２）によって調節済みの１２Ｖレール（Ｖ１２Ｖ０）を生み出す。

図７に示すフライバック・コンバータは、ハーフブリッジ・フライバック・トポロジを用いて一次電圧レール（Ｖｐｒｉｍ）から一次変圧器の半分を駆動する。

動作原理は以下のようなものである。すなわち、順方向サイクルの間は、ＭＯＳＦＥＴ Ｑ１及びＱ２は双方とも高側／低側ドライバＩＣ２によって同時にオンされ、これは次いで電流モード・スイッチモード・コントローラＩＣ１によって駆動される。一次変圧器（Ｌ２）コイルの電流は直線的に上昇し、この上昇時間はＬ２のインダクタンス及びＶｐｒｉｍに依存する。この電流が電流検知レジスタＲｓ１内に比例した電圧降下が生じさせる。降下した電圧は制御装置ＩＣ１にフィードバックされる。電流が予め設定された値に達すると、Ｑ１及びＱ２の双方は同時にＩＣ１によってオフされる。このフライバック・サイクルの間では、一次変圧器の磁界に蓄積されたエネルギは、二次側が存在する場合はこの時点で部分的に二次側コイルに送られるか、又はエネルギが二次側に送られない場合、そのエネルギは一次コイルの電圧に逆バイアス及び順方向バイアスをかけて、ダイオードＤ３及びＤ４にエネルギを主電源レール・キャパシタＣ１４及びＣ１５に戻させる。Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｃ６、及びＣ９から成るスナバ・ネットワークは、ターンオフ期間中のスパイクならびにＤ３及びＤ４の逆方向回復時間を抑制する。

各サイクルでＬ２に蓄積されたエネルギは、ピーク電流及び一次変圧器Ｌ２のインダクタンスのみに依存するので、スイッチング周波数が一定である限り、主電源電圧（又はＶｐｒｉｍ）変動にかかわらず、コンバータは定常エネルギ系であることを表す。これは、このシステムが名目上１１０から２５０Ｖの幅広い範囲の電圧で動作させることができる。Ｖｐｒｉｍが上昇すると、順方向サイクルの間ではＬ２における直線的な電流上昇の勾配は上昇し、順方向サイクルが早く終了してしまい、これによって各サイクルで一定のエネルギを維持する。また、電流制御することは、二次側変圧器半分の部分の近接性と共に変動するＬ２のインダクタンスにおけるいかなる許容差も補償する。Ｌ２のインダクタンスが変化した場合にサイクル当たりのエネルギ・レベルが変化するとしても、ＭＯＳＦＥＴ開閉用のピーク電流はなお明確になる。これによって、二次側変圧器半分の部分がない場合にＱ１及びＱ２に過剰な応力がかかるのを防ぐ。

電流モード制御の対角ハーフ・ブリッジ・トポロジは、電源レールの変動対応して本質的に自己調整しているが、一次及び二次側変圧器半分の部分間の間隙の機械的変動によって、変圧器インダクタンスの漏れ及び一次コイルのインダクタンスの双方が変化し、従って各サイクルで伝わるエネルギ量が変化する。好ましくは、２つの側が噛み合った場合に間隙が約０．５ｍｍ以下であることが望ましいものの、連結器は約１．５ｍｍの間隙で機能することができるが、ＥＭＲが漏れると効率は悪くなる。

このことは、ＣＰＵによって駆動されるＩＣ１の２つの制御入力によって、これらの変動を補償し、二次側へ一定の電力を維持することに対応している。具体的には、ＩＣ１の負荷サイクルを制御するために使用可能な２つの異なる方法がある。１つは電圧フィードバック・ピン２によるもので、この場合、Ｑ４は嵌合されず、Ｕコントロールキーのポートでの制御電圧の上昇はパルス幅変調（ＰＷＭ）比を下げ、従ってコンバータの電力レベルを下げる。第２の方法は、Ｑ４を用いてＩＣ２の閾値内部電流制限比較器回路を減らすことである。この場合Ｒ１２は嵌合されず、これは、Ｕコントロールキーの増加が電流制限を増大させるが、Ｕコントロールキーの減少はこれを下げることを意味する。

また、上述の方法はＱ３の周囲の回路によって用いられ、コンバータにハードウェア・ソフト・スタートを与えて、一次側の初期起動中のストレスを減らし、ＣＰＵにそのリセット・サイクルを通り抜ける時間を与え、スイッチモード・コンバータが二次側をオーバーシュートやオーバードライブすることが可能となる前にコードの実行を開始する。制御電圧ＵコントロールキーはＣＰＵによって生み出される。ＩＣ２は内部５Ｖ基準電圧レギュレータを有し、これを用いてＣＰＵ及びＩＲ受信器に電力供給することができる。

図８に示すＣＰＵは、内部発振器（Ｕ１）を有する８ビット・マイクロコントローラであり、基準ＩＣ２電圧出力で電源遮断される。コードはコネクタＰ１を介して回路内のＣＰＵにロードされる。Ｕ１はハードウェアＰＷＭユニットを含み、これはピン５に引き出され、単純なＲＣフィルタＲ４／Ｃ２を介してアナログ制御電圧Ｕコントロールキーを生み出す。ＩＲ受信器モジュールからのデジタル信号はピン３に供給される。ピン２は任意のステータス・インジケータＬＥＤを駆動することができる。Ｕ１のためのファームウェアはオンボード・フラッシュ・メモリに記憶される。オンボードＥＥＰＲＯＭメモリを用いてシリアル・ナンバ及び／又は較正データを記憶することができる。

ファームウェアの基本的な機能は、起動時に二次側の存在をチェックすることである。最も簡単な場合、これは、短時間コンバータを起動させ、ＩＲ受信器上のデータ信号を待つことによって達成される。タイムアウト期間内にデータが受信されない場合、Ｕ１は予め設定された時間期間だけ（典型的には数秒間）コンバータをオフにして、電力消費及び放出を最小限に抑え、次いで再試行することができる。

二次側の存在を検出するための代替的な方法は、Ｕ１の入力に接続されたリード・スイッチを用いて、二次側に組み込まれた永久磁石の存在又は反射フォトカプラの使用を検出することである。

図９を参照すると、照明器具ホルダ又は二次側は、分割変圧器（Ｔ１）の他の半分の部分を用いて、一次側からエネルギを受ける。一次側へのフィードバックはＩＲ ＬＥＤを介して送信され、これは光管又は光経路３００（図４ａ及び図４ｂを参照）を介して３８ｋＨｚ変調赤外信号を一次側２４５の受信器モジュールに送信する。フィードバックは、温度プローブから照明付属品における温度に関する情報を含む。

一次側のフライバック期間中に分割変圧器半分の部分Ｔ１の２つの巻線に誘導されるエネルギを用いて、主巻線から白色ＬＥＤの直列ストリングを駆動し、補助電源レールを提供して制御電子機器に電力供給するする。一次側の順方向期間の間、Ｄ６及びＤ９は双方とも逆バイアスがかけられ、エネルギは移送されない。一次側のフライバック期間中にＴ１のコイル上の電圧が反転すると、Ｄ６及びＤ９の双方は順方向バイアスがかけられ、Ｃ３及びＣ６をそれぞれ充電する。

巻線比は、２つのレールＶｉｎ及びＶａｕｘのそれぞれに適切な電圧が取られるように選択される。Ｖｉｎは、直列ストリングにおけるＬＥＤの数、ＬＥＤの種類、及び直列／並列構成によって決定する。Ｖｉｎの典型的な値は３０から６０Ｖである。Ｖａｕｘは、５Ｖ線形電圧レギュレータ・チップＩＣ１の最小入力電圧よりも高くなければならず、典型的には７から１０Ｖである。巻線比は当業者によって容易に決定することができる。

可視光ＬＥＤのストリングは、Ｑ４及びＱ５によって形成される定電流源によって駆動される。電流検知レジスタＲｓ１の電圧降下はＬＥＤ電流に比例し、Ｑ５のベース−エミッタ閾値電圧（典型的には５００ｍＶ）に等しい最大値に制限される。演算増幅器Ｕ２は電圧を〜１０倍増幅し、これをマイクロコントローラＵ１のアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）・コンバータ入力（ピン３）に供給する。

Ｕ１の第２のＡ／Ｄ入力（ピン７）は、Ｑ４のドレイン電圧に接続され、定電流源に利用可能な電圧ヘッドルームを測定することができる。ＰＷＭ出力ピン５を用いてＩＲ ＬＥＤのための３８ｋＨｚ搬送信号を発生し、汎用入出力（Ｉ／Ｏ）ピン（ピン２）を用いてこの搬送波を変調する。ＩＲフィードバックＬＥＤは、Ｑ１及びＱ３ならびに搬送波変調器Ｑ２によって形成される定電流源によって駆動される。回路ではマイクロコントローラＵ１の直列プログラミングはコネクタＰ２によって容易になる。分割変圧器連結器効率、コア半分分離距離、及び主電源電圧変動にかかわらず、ＬＥＤストリング電流、従って照明器具の輝度を一定に保持するために、Ｕ１はＲｓ１の電圧降下を測定することによってＬＥＤ電流を測定し、３８ｋＨｚ信号をＡ／Ｄデータで変調することで、電流値をデジタルに符号化してこの信号を主電源のＣＰＵに送信する。公称二次側ＬＥＤ電流が目標達成されるまで、一次側のＣＰＵは、そのスイッチモード・コンバータのデューティ・サイクルを、ソフトウェア比例、積分、微分（ＰＩＤ）コントローラによって調節する。

ソフトウェアで選択可能な２つの調節モードがある。第１のモードでは、ＬＥＤ電流源の定電流カットイン値の直下まで電流を調節する。これは、Ｑ４での電圧降下が最小であるので、最もエネルギ効率的なモードである。Ｑ４の周囲の定電流源の主な目的は、電流制御ループがオーバーシュートの場合に最大ＬＥＤストリング電流を安全な値に制限することである。そうでなければ、ＬＥＤが損傷する恐れがある。このモードは効率的であるが、その欠点は、短期変動を容易に補償することができないことである。なぜなら、Ａ／Ｄ変換、データ伝送、及びＰＷＭ積分に伴う時間遅延は、フィードバック・ループの安定が比較的遅いことを意味するからである。これは、遅い制御ループの調節段階の間に目に見えるちらつき及び輝度の変動を生じることがある。

第２のモードでは、電流はＬＥＤ電流源Ｑ４／Ｑ５によってのみ支配される。効率対規制ヘッドルームのトレードオフのため、Ｑ４のドレイン電圧はＵ１によって測定され、一次側のＣＰＵへのフィードバックを介して一定に保たれる。もっと高い電圧を維持すると、Ｑ４が規制を失う前にＶｉｎにもっと大きな変動が起こることがあり、Ｑ４における多大な電力散逸を費やす。このヘッドルーム／散逸のトレードオフは、現在の作業環境における平均変動を考慮に入れた測定履歴に基づいて、ソフトウェアにおいて、ダイナミックに変えることができる。

実施例１：データ伝送及び取得のための連結器の使用
本発明の連結器は、道路照明、電力計測、及び他の機器に関連するデータ伝送及び制御に適したネットワークを提供するために使用される。この実施形態では、連結器は、ジグビー（商標）チップ又はルータ等の小型の無線低電力デジタル無線送信器／受信器を用いた高レベル通信プロトコルを提供するデバイスを組み込んでいる。好ましくは、このデバイスは取り付け部材に組み込まれて、照明器具が破裂した場合又は適正に動作していない場合等に制御装置から信号／情報を受信する。

図１０に示すシステムでは、連結器で固定されているＡ町での１０個の故障した道路照明器具は、同様に繋がった一連の道路照明器具を介して、信号を電力機関に送信することができる。この信号が受信され、故障した照明器具を取り換えるために保守職員が派遣される。

同様に、Ｂ町の住居における電力メータは、電力機関がメータに読み取り値を求める信号を発することによって、又はメータが所定間隔（例えば請求書送付期間毎）で読み取り値を送信することによって、読み取ることができる。このため、電力メータは電力の消費又は要求に関するデータを電力機関に送信することができ、及び／又は電力機関から制御信号を受信して需要が高い期間の消費を低減することができる。このシステムでは、Ｓａｔｕｍ Ｓｏｕｔｈ（商標）が製造したもの等の電力メータ又はサブメータを用いることができる。

任意に、連結器と共に用いられる機器の各々は、機器の更なる制御を容易にするためにそれ自身の内部プロトコル（ＩＰ）アドレスを有する。

想定されるこのシステムでは、本発明の照明付属品を有する一連の道路照明器具が、分散型の安全な制御ネットワークを提供し、これによって電話線がデータを伝送する必要をなくす。ある意味で、本発明は事実上のネットワークを提供する。このネットワークは「インテリジェント・スワーム」として機能する能力を有する。照明の柱の１つ以上が損傷した場合（嵐又は車両事故によって）、デジタル無線送信器／受信器を備えた連結器に繋がった残りの付近の柱が、相互に位置を特定し、損傷した柱を補償することができる。

上記のことから、本発明の連結器が、電力メータの遠隔読み取り、電力分散システム性能のリアルタイム監視、応答機追跡、道路照明又は他の設備の故障報告等の多くの用途を有することがわかる。また、連結器に関連した家庭用設備がそれ自身のＩＰアドレスを有し、ルータ及びブロードバンド接続によってオン又はオフに切り替えることができる場合、電力機関によって人の家の設備等の遠隔負荷を制御することも可能である。これは低需要の時間に電力を供給することを可能とする。

実施例２：工業用地における照明制御のための連結器の使用
本発明は、エネルギを節約することが望ましい場合がある工業用地等の大きいエリアで照明の遠隔制御を可能とする。夜間又は他の時間に、照明具を半分の輝度で動作させ、必要な場合にのみ全輝度で起動させることができる。これを達成するには、ジグビー・チップ又は同様のものを一次側の制御装置に組み込んだ連結器と共に照明具を用いて、これを作業員が携帯するキーホブ等に入れたコントローラによって活性化すれば良い。作業員が用地を動き回る間は照明具は全輝度にされ、いったん作業員が去ると所定時間後に減光される。この実施形態では、キーホブ内のコントローラはジグビー又は同様のネットワークの調整役として働く。このため、本発明は、照明又は照明システムの近接制御減光／ルミネッセンスの方法も提供する。

本明細書及びその後の特許請求の範囲を通して、文脈により他の意味が必要とされない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という言葉は、述べた整数、ステップ、又は整数もしくはステップのグループを意味するが、他の整数、ステップ、又は整数もしくはステップのグループのいずれも排除するものではないことは理解されよう。

別の態様において、本発明は、少なくとも１つの照明器具でルミネッセンスの近接活性化制御を提供する方法を考えている。これは、電源によって動作し、ある位置で構造体上に取り付けられた照明器具付属品を提供することを含み、そこでは、照明器具が連結器に付随しており、電源から電気的に隔離されることなく照明器具の取り付け／取り外しを可能である。連結器は、ａ）電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメントと適切な制御装置を有する構造体上に取り付けた取り付け部材及び制御装置に付随した無線デジタル無線トランシーバと、ｂ）取り付け部材と係合可能な保持部材であって、照明器具を保持又は照明器具に接続し、電力を照明器具に導くことができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、そこでは、ｃ）第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて照明器具へ電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）制御装置と照明器具の間で信号を伝達して照明器具の制御及び／又は監視を行うことができ、第１及び第２の部材の離間によって信号の誘導及び伝達が行われなくなり、ｄ）照明器具のルミネッセンスが無線トランシーバを介して遠隔コントローラによって制御され、遠隔コントローラが連結器から所定の距離内で及び／又は手動で動作している。
別の方法として、保持部材は、無線デジタルトランシーバを含む。無線デジタルトランシーバは、その構造体に取り付けられた連結器からある域内で信号を受けることができ、また信号を送ることができる、また、制御局から信号を受けまた信号を送ることができる。制御局では、照明器具のルミネッセンスが、無線トランシーバを経由して、遠隔コントローラで制御され、遠隔コントローラが連結器から所定の距離内で及び／又は手動で動作している。

第２のモードでは、電流はＬＥＤ電流源Ｑ４／Ｑ５によってのみ支配される。効率対規制ヘッドルームのトレードオフのため、Ｑ４のドレイン電圧はＵ１によって測定され、一次側のＣＰＵへのフィードバックを介して一定に保たれる。もっと高い電圧を維持すると、Ｑ４が規制を失う前にＶｉｎにもっと大きな変動が起こることがあり、Ｑ４における多大な電力散逸を費やす。このヘッドルーム／散逸のトレードオフは、現在の作業環境における平均変動を考慮に入れた測定履歴に基づいて、ソフトウェアにおいて、ダイナミックに変えることができる。
別の実施形態として、連結器に接続した照明付属品は、ジグビーの２．４ＧＨｚ無線技術で制御される。ジグビーの装置は二次側（図１１参照）に組み込まれている。
この別の実施形態では、一次側の電子機器のジグビー動作を促進することに関し重大な変化はない。
ジグビーの装置は、二次側で電力を受ける。最初の実施形態のように、２つの巻線を持つよりむしろ、この実施形態の二次側は単配線であり、制御電圧は変動率に備えている（図１１のスイッチ様式と線形調整器を参照）。
図１１からよく分かるように、二次側はマイクロコンピュータと２．４ＧＨｚ無線トランシーバを含む、印刷回路基盤を搭載したアンテナに接続されたジグビーの無線チップを組み込んでいる。また、このジグビー装置は、同期した直列接続を経て二次制御コンピュータに接続されている。これにより、ジグビーチップと二次制御コンピュータとの間でメッセージの遣り取りができる。これらの技術を使ってオンオフ動作と照明付属品の明るさは、ジグビー無線を経由して制御が可能である。更に、照明付属品の動作の態様として、付属品から離れたコンピュータへ送信か可能となる。

実施例１：データ伝送及び取得のための連結器の使用
本発明の連結器は、道路照明、電力計測、及び他の機器に関連するデータ伝送及び制御に適したネットワークを提供するために使用される。この実施形態では、連結器は、ジグビー（商標）チップ又はルータ等の小型の無線低電力デジタル無線送信器／受信器を用いた高レベル通信プロトコルを提供するデバイスを組み込んでいる。好ましくは、このデバイスは取り付け部材に組み込まれて、照明器具が破裂した場合又は適正に動作していない場合等に制御装置から信号／情報を受信する。このデバイスは、取り付け部材中に組み込まれていることがより好ましい。

「機器」という用語は、動作するため電源から直接電力を消費するいずれかの電気設備を指し、照明器具付属品、計装具、電気モータ、プロセス制御／計装装置、流量制御弁、モデム、電気メータ、スマート・メータ、及びサブメータ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ／ＧａｕｇｅＴｅｃｈからのＳｈａｒｋ １００−Ｓ（商標）等）、状態標識すなわち近接スイッチ、圧力スイッチ、流量インジケータ、弁、ｐＨメータ等を含む。

「電気隔離なしの取り付け及び取り外し」という用語は、付属品を取り付けたり、付属品を取り換え、又は付属品に別の処置をしたり保守を行う場合に、作業員を保護するために機器が結線された回路を切断又はスイッチをオフにする必要がないという事実を指している。本発明は、機器の容易かつ便利な取り付け／取り外しを可能とする。

図１は照明器具付属品と共に用いられる本発明の連結器の上面図である。保持部材及び照明器具付属品は一体型ユニットの形態である。 図２は変圧器の雄／雌配置を示す図１のＡ−Ａ断面の断面図である。 図３は本発明の別の実施形態の概略図である。 図４ａは本発明の連結器の概略図である。 図４ｂは連結器の２つの部品を係合した場合の一部断面図である。 図５は連結器の一次側の概略図である。 図６は連結器の一次側の主整流器及び補助電源の回路図である。 図７は連結器の一次側のフライバック・コンバータの回路図である。 図８は連結器の一次側の中央演算処理装置（ＣＰＵ）の回路図である。 図９は連結器の二次側の回路図である。 図１０は本発明の連結器が位置間のデータ捕獲及び制御のためのシステムでどのように使用可能であるかの概略説明したものである。 図１１は別の実施形態での連結器の二次側を概略説明したものである。

Claims (26)

1. 電源によって動作する機器と共に用いるための連結器であって、前記電源から電気的に隔離することなく前記機器の取り付け／取り外しを可能とし、
   ａ）前記電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する取り付け部材であって、構造体に固定するのに適した部材と、ｂ）前記取り付け部材と係合可能な保持部材であって、機器を保持又は機器を接続するのに適し、電力を機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、ｃ）前記第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）前記第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて機器への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）前記制御装置と機器の間で信号を伝達して前記機器の制御及び／又は監視を行うことができ、前記第１と第２の部材の離間によって前記信号の誘導及び伝達が行われなくなる、連結器。
2. 前記制御装置によって、前記機器は、ある範囲の電源電圧内で動作することができ、及び／又は前記連結器上の前記機器の有無を検出することができる、請求項１に記載の連結器。
3. 前記信号が、前記第１の封入変圧器エレメントの前記制御装置と前記第２の封入変圧器エレメントの前記他の制御装置との間の通信経路によって伝達される、請求項１又は請求項２に記載の連結器。
4. 前記通信経路が光経路である、請求項３に記載の連結器。
5. 前記光経路が赤外光による通信を可能とする、請求項４に記載の連結器。
6. 前記光経路が光管である、請求項５に記載の連結器。
7. 前記通信がＩＲ ＬＥＤ及びＩＲ受信器によって提供される、請求項６に記載の連結器。
8. 前記機器が、照明器具付属品、計装、電気モータ、プロセス制御／計装デバイス、流量制御弁、電気メータ、スマート・メータ、サブメータ、及び、近接スイッチ、圧力スイッチ、流量インジケータ、弁、ｐＨメータ等を含む状態標識を含む群から選択される、請求項４に記載の連結器。
9. 前記機器がＬＥＤを含む照明器具付属品である、請求項１から８のいずれか１項に記載の連結器。
10. 前記部材が係合された場合に保護筐体を形成し、前記筐体が長手方向の軸を有し、前記封入エレメントの外面が前記軸を中心に３６０°の回転できることにより接触可能である、請求項１から９のいずれか１項に記載の連結器。
11. 工業用又は民生用の照明器具付属品と共に用いるのに適し、前記部材が係合された場合に耐候性の筐体を形成する、請求項１０に記載の連結器。
12. 前記取り付け部材が差込口取り付け台と共に用いるのに適し、又は平面構造体上に直接取り付けるのに適している、請求項１１に記載の連結器。
13. 請求項１に規定されたような前記保持部材に取り付けられた場合の照明器具付属品。
14. 請求項１の前記取り付け部材と共に連結するのに適した一体型照明器具付属品及び保持部材。
15. 機器を構造体に取り付けるための請求項１に記載の前記連結器の使用。
16. 電源によって動作する機器と共に用いるための連結器の製造方法であって、前記連結器が、前記電源から電気的に隔離することなく前記機器の取り付け／取り外しを可能とし、前記方法が、
    ａ）前記電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を含む取り付け部材であって、構造体に固定するのに適した部材を組み立てることによって、
    更に、ｂ）前記取り付け部材と係合可能な保持部材であって、機器を保持又は機器を接続するのに適し、電力を機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材を組み立てることによって、連結器を生成することを含み、ｃ）前記第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）前記第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて機器への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）前記制御装置と機器の間で信号を伝達して前記機器の制御及び／又は監視を行うことができ、前記第１及び第２の部材の離間によって前記信号の誘導及び伝達が行われなくなる、方法。
17. 電源によって動作する機器を取り付ける改良された方法であって、前記電源から電気的に隔離することなく前記機器の取り付け／取り外しを可能とし、前記方法が、ａ）前記電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する取り付け部材であって、構造体に固定するのに適し、前記取り付け部材と係合可能である、部材と、ｂ）機器を保持又は機器を接続するのに適した保持部材であって、電力を機器に伝達することができる第２の封入変圧器エレメント及び他の適切な制御装置を有する、保持部材と、を提供することを含み、ｃ）前記第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）前記第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて機器への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）前記制御装置と機器の間で信号を伝達して前記機器の制御及び／又は監視を行うことができ、前記第１及び第２の部材の離間によって前記信号の誘導及び伝達が行われなくなり、更に、前記取り付け部材を構造体に固定し、これを前記電源に接続し、前記保持部材及び関連する機器を前記取り付け部材に係合させることを含む、方法。
18. 電源によって動作する照明器具付属品又は他の機器の保守の改良された方法であって、前記電源から電気的に隔離することなく前記付属品又は他の機器の取り付け／取り外しを可能とし、前記方法が、連結器に関連する照明器具付属品又は他の機器を提供することを含み、各連結器が、ａ）前記電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する取り付け部材であって、構造体に固定するのに適した部材と、ｂ）前記取り付け部材と係合可能な保持部材であって、機器を保持又は機器を接続するのに適し、電力を機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、ｃ）前記第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）前記第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて機器への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）前記制御装置と機器の間で信号を伝達して前記機器の制御及び／又は監視を行うことができ、前記第１及び第２の部材の離間によって前記信号の誘導及び伝達が行われなくなり、前記改良は、照明器具付属品又は他の機器の交換が、全電力負荷のもとで、前記保持部材を離間させてこれを第２の保持部材に直接又はケーブルを介して取り付けられた新しい照明器具付属品又は他の機器に交換することによって実行可能であることを含む、方法。
19. 前記封入変圧器エレメントが適切な印刷又はエッチング材料の形態の巻線を含む、請求項１に記載の連結器、請求項１５に記載の使用、又は請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 少なくとも１つの照明器具においてルミネッセンスの近接活性化制御を提供する方法であって、電源によって動作してある位置で構造体上に取り付けられた照明器具付属品を提供することを含み、前記照明器具が、前記電源から電気的に隔離することなく前記照明器具の取り付け／取り外しを可能とする連結器に関連付けられ、前記連結器が、ａ）前記電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する構造体上に取り付けた取り付け部材及び前記制御装置に関連した無線デジタル無線トランシーバと、ｂ）前記取り付け部材と係合可能な保持部材であって、照明器具を保持又は照明器具を接続し、電力を機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、ｃ）前記第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）前記第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて前記照明器具の電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）前記制御装置及び照明器具の間で信号を伝達して前記照明器具の制御及び／又は監視を行うことができ、前記第１及び第２の部材の離間によって前記信号の誘導及び伝達が行われなくなり、ｄ）前記照明器具のルミネッセンスが前記無線トランシーバを介して遠隔コントローラによって制御され、前記遠隔コントローラが前記連結器から所定の距離内で及び／又は手動で動作している、方法。
21. 前記遠隔コントローラが人又は車両によって運ばれる、請求項２０に記載の方法。
22. 機器を遠隔制御するための分散監視制御及びデータ捕獲ネットワークを提供する方法であって、電源によって動作してある位置で電柱又は他の構造体上に取り付けられた照明器具付属品又は他の機器を提供することを含み、前記機器が、前記電源から電気的に隔離することなく前記機器の取り付け／取り外しを可能とする連結器に関連付けられ、各連結器が、ａ）前記電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御装置を有する電柱又は他の構造体上に取り付けた取り付け部材と、ｂ）前記取り付け部材と係合可能な保持部材であって、前記機器を保持又は前記機器を接続し、電力を前記機器に伝達することができる他の適切な制御装置及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含み、ｃ）前記部材の一方が、範囲内の他の電柱又は構造体に取り付けた連結器からの信号を受信し連結器へ信号を送信することができると共に制御基地からの信号を受信し制御基地へ信号を送信する無線デジタル無線トランシーバを含み、ｄ）前記第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）前記第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて前記機器への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）前記制御装置と前記機器の間で信号を伝達して前記機器の制御及び／又は監視を行うことができ、前記第１及び第２の部材の離間によって誘導が行われなくなり、ｅ）前記連結器が前記制御基地からの信号を受信し前記制御基地へ信号を送信することができ、ｂ）における前記機器又は前記ネットワークに関連付けた別の機器の遠隔制御を可能とする、方法。
23. 前記デジタル無線トランシーバが前記取り付け部材に組み込まれている、請求項２２に記載の方法。
24. 連結器を介して機器を電源に誘導結合することによって前記機器を動作させ制御する方法であって、前記連結器が、前記電源から電気的に隔離することなく前記機器の取り付け／取り外しを可能とし、前記方法が、ａ）前記電源に接続可能な第１の封入変圧器エレメント及び適切な制御回路を有する取り付け部材と、ｂ）前記取り付け部材と係合可能なホルダ部材であって、機器を保持又は機器を接続し、電力を前記機器に伝達することができる適切な制御回路及び第２の封入変圧器エレメントを有する、保持部材と、を含む連結器を提供することを含み、ｃ）前記第１及び第２の部材の係合によって、ｉ）前記第２の封入変圧器エレメントにおいて電流の誘導を生じさせて前記器具への電力供給を可能とし、更に、ｉｉ）前記制御回路及び前記機器の間で信号を伝達して前記機器の制御及び／又は監視を行うことができ、前記第１及び第２の部材の離間によって前記信号の誘導及び伝達が行われなくなる、方法。
25. 前記制御装置及び他の制御装置が適切にプログラミングしたＣＰＵを含む、請求項１に記載の連結器、請求項１５に記載の使用、又は請求項１７から２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 添付図面を参照して又は参照せずに実質的に前述したような、請求項１に記載の連結器、請求項１５に記載の使用、又は請求項１８から２５のいずれか１項に記載の方法。

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